بررسي اندركنش جريان ضرباني خون با شريان ويسكوالاستيك و تاثير آن بر بيماري تصلب شرايين

Investigation of Pulsatile Blood Flow Interaction with a Viscoelastic Artery and Its Effect on Atherosclerosis

هدف از اين تحقيق بررسي عددي اندركنش جريان ضرباني خون با شريان ويسكوالاستيك متقارن محور در درصد گرفتگيهاي مختلف ميباشد. براي مدل‌سازي سيال خون و ديواره شريان، بهترتيب از مدلهاي غيرنيوتني كاريو و ريولوژيكي ماكسول تعميميافته استفاده شده است. نوآوري اين تحقيق، مدلسازي ديواره ويسكوالاستيك براي شريان و سيال غيرنيوتني خون، بهمنظور مطالعه بيماري تصلب شرايين ميباشد. براي بررسي صحت و اعتبار اين تحقيق نتايج با مطالعات پيشين مقايسه شده و مطابقت خوبي مشاهده شده است. در اين مطالعه، اثرات شدت گرفتگي روي پروفيل سرعت، توزيع فشار، تنش برشي و جابهجايي ديواره در شريان ويسكوالاستيك بررسي شده و با شريان الاستيك مقايسه شده است. افزايش شدت گرفتگي منجر به زياد شدن طول گردابهها، تنش برشي ديواره و شيب پروفيل سرعت در نواحي بعد از گرفتگي ميشود. همچنين، براي گرفتگيهاي شديد در شريان ويسكوالاستيك، در مقايسه با شريان الاستيك، حداكثر مقدار پروفيل سرعت و جابهجايي شعاعي ديواره شريان بهترتيب 2 درصد رشد و 22 درصد ميباشد. پيشروي بيماري تصلب شرايين سبب افزايش مدول الاستيك شده و كاهش 64 درصدي در جابهجايي شعاعي ديواره شريان را بههمراه دارد. همچنين، با رشد 5 برابري مدول الاستيك، 11 درصد افزايش در اندازه سرعت و 12 درصد رشد در مقدار فشار جريان خون مشاهده ميشود.

The purpose of this research is to numerically investigate the interaction of pulsatile flow of blood with an axisymmetric artery in various percentages of stenosis. The Carreau non-Newtonian model and the generalized Maxwell rheological model were used to model the blood fluid and the viscoelastic wall of arterial, respectively. The innovation of the present research is modeling of viscoelastic wall for the artery and non-Newtonian fluid for blood to study atherosclerosis. The results were compared with previous reliable data to investigate the validation and accuracy of owr simulation. This showed good agreements. In this study, the effects of stenosis severity on velocity profile, pressure distribution, wall shear stress, and radial displacement have bewere analyzed for viscoelastic artery and they were compared with an elastic artery. A growth in the stenosis severity leads to the increase of the length of vortices, wall shear stress, and velocity gradient after stenosis regions. Also, for severe stenosis in viscoelastic arteies, compared to the elastic arteries, the maximum values of velocity profile and radial displacement of arterial wall increases 2 percent and decreases 22 percent, respectively. Development of atherosclerosis increases the elastic modulus and causes 64 percent reduction in radial displacement of the artery walls. Also, with growth of 5 times in the elastic modulus, a 11 percent increase in velocity magnitude and a 12 percent growth in pressure value of the blood flow were observed.